KR20180136032A - Redox flow battery system and method for balancing state of charge thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레독스 흐름 전지 시스템 및 그의 충전도 밸런싱 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이를 최소화할 수 있는 레독스 흐름 전지 시스템 및 그의 충전도 밸런싱 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 전력 부족의 심각화에 따라, 풍력 발전이나 태양광 발전 등과 같은 자연 에너지의 도입 및 전력 계통의 안정화가 세계적으로 이슈가 되고 있다. 이를 위한 기술의 하나로서, 안정적인 출력 및 잉여 전력의 저장을 위한 대용량 축전지 기술이 주목 받고 있다.In recent years, with the seriousness of power shortage, introduction of natural energy such as wind power generation and solar power generation and stabilization of power system have become a global issue. As one of technologies for this, a large-capacity battery technology for stable output and storage of surplus power is attracting attention.
대용량의 축전지의 하나로 레독스 흐름 전지가 있다. 레독스 흐름 전지는 셀을 통해서 전해액의 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 레독스 흐름 전지는 대용량화가 용이하고, 수명이 길며, 전지의 충전 상태를 정확히 모니터링할 수 있는 장점을 갖고 있어, 전력 계통의 안정화를 위한 최적의 축전지라 볼 수 있다.One of the large capacity batteries is the redox flow battery. A redox flow cell is a device that converts the chemical energy of an electrolyte solution into electric energy through a cell. The redox flow battery has advantages such as large capacity, long life, and accurate monitoring of the state of charge of the battery, which can be regarded as an optimal storage for stabilizing the power system.
한편 레독스 흐름 전지들간의 충전도의 불균형은 복수개의 레독스 흐름 전지들로 구성되는 시스템의 용량 감소와 성능 저하를 야기시킨다.On the other hand, the imbalance in the degree of charge between the redox flow cells causes a reduction in the capacity of the system comprising a plurality of redox flow cells and deterioration in performance.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 용량과 성능을 향상시킬 수 있는 레독스 흐름 전지 시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a redox flow battery system capable of improving capacity and performance.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 용량과 성능을 향상시킬 수 있는 레독스 흐름 전지 시스템의 충전도 밸런싱 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a charging balancing method of a redox flow battery system capable of improving capacity and performance.
본 발명의 개념에 따른, 레독스 흐름 전지 시스템은, 제1 레독스 흐름 전지; 제2 레독스 흐름 전지; 상기 제1 레독스 흐름 전지와 상기 제2 레독스 흐름 전지를 서로 전기적으로 연결시키는 직류/교류 변환부; 및 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어 장치를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들 각각은, 제1 전해액이 저장된 제1 저장 탱크 및 제2 전해액이 저장된 제2 저장 탱크를 포함하고, 상기 직류/교류 변환부는 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 직류에서 교류로 변환하거나 교류에서 직류로 변환할 수 있다.According to the concept of the present invention, a redox flow cell system comprises: a first redox flow cell; A secondary redox flow cell; A DC / AC conversion unit electrically connecting the first redox flow cell and the second redox flow cell to each other; And a controller for controlling the first and second redox flow cells and the DC / AC converter. Wherein each of the first and second redox flow cells includes a first storage tank in which a first electrolyte is stored and a second storage tank in which a second electrolyte is stored and wherein the DC / The electrical connection between the battery cells can be converted from AC to AC or from AC to DC.
상기 제1 레독스 흐름 전지의 상기 제1 저장 탱크는 상기 제2 레독스 흐름 전지의 상기 제1 저장 탱크와 구별되고, 상기 제1 레독스 흐름 전지의 상기 제2 저장 탱크는 상기 제2 레독스 흐름 전지의 상기 제2 저장 탱크와 구별될 수 있다.Wherein the first storage tank of the first redox flow cell is distinguished from the first storage tank of the second redox flow cell and the second storage tank of the first redox flow cell is separated from the second redox flow cell, Can be distinguished from the second storage tank of the flow cell.
상기 제어 장치는: 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들 각각의 충전도를 측정하는 충전도 측정부; 측정된 충전도를 바탕으로 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이를 계산하는 정보 처리부; 및 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이를 바탕으로, 상기 직류/교류 전환부를 제어하여 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 변환하는 제어부를 포함할 수 있다.The controller may further include: a charge level measuring unit for measuring a charge level of each of the first and second redox flow cells; An information processing unit for calculating a charge difference between the first and second redox flow cells based on the measured charge level; And a control unit for controlling electrical connection between the first and second redox flow cells by controlling the direct current / alternating current switching unit based on a difference in charge between the first and second redox flow cells. have.
상기 제어부는 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들 각각의 펌프를 제어하여, 상기 제1 전해액 및 상기 제2 전해액을 순환시킬 수 있다.The controller may control the pump of each of the first and second redox flow cells to circulate the first electrolyte and the second electrolyte.
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들에 충전 또는 방전이 수행되기 전인 유휴기에 있어서, 상기 직류/교류 변환부는 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 직류에서 교류로 변환할 수 있다.In the idle unit before the charging or discharging of the first and second redox flow cells is performed, the DC / AC conversion unit converts the electrical connection between the first and second redox flow cells from the DC to the AC .
본 발명의 다른 개념에 따른, 레독스 흐름 전지 시스템의 충전도 밸런싱 방법은, 제1 레독스 흐름 전지 및 제2 레독스 흐름 전지의 충전도를 측정하는 단계; 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이를 계산하는 단계; 상기 충전도 차이에 기초하여 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 직렬에서 병렬로 변환하는 단계; 일정 시간 동안 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들 각각의 전해액을 순환시켜, 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 상기 충전도 차이를 줄이는 단계; 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 병렬에서 직렬로 변환하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들을 충전 또는 방전하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, a method for balancing the charge of a redox flow battery system includes the steps of measuring a charge level of a first redox flow battery and a second redox flow battery; Calculating a charge difference between the first and second redox flow cells; Converting the electrical connections between the first and second redox flow cells from serial to parallel based on the charge difference; Circulating an electrolyte of each of the first and second redox flow cells for a predetermined period of time to reduce the difference in charge between the first and second redox flow cells; Converting the electrical connections between the first and second redox flow cells into parallel to serial; And charging or discharging the first and second redox flow cells.
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 직렬에서 병렬로 변환하는 단계는 상기 충전도 차이가 제1 기준값보다 클 때 수행되고, 상기 제1 기준값은 5% 내지 20% 내에서 선택될 수 있다.Wherein the step of converting the electrical connection between the first and second redox flow cells from serial to parallel is performed when the charge difference is greater than a first reference value and the first reference value is selected within 5% .
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 병렬에서 직렬로 변환하는 단계는 상기 충전도 차이가 제2 기준값보다 작을 때 수행되고, 상기 제2 기준값은 1% 내지 10% 내에서 선택될 수 있다.Wherein the step of converting the electrical connection between the first and second redox flow cells into parallel is performed when the charge difference is less than the second reference value and the second reference value is selected within 1% .
상기 충전도 차이를 줄이는 단계는, 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들이 외부 전원 또는 외부 부하와 전기적으로 단절되어 있을 때 수행되고, 상기 충전 또는 방전하는 단계는, 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들이 외부 전원 또는 외부 부하와 전기적으로 연결되어 있을 때 수행될 수 있다.Wherein the step of reducing the charge difference is performed when the first and second redox flow cells are electrically disconnected from an external power source or an external load, This can be done when the doff-flow cells are electrically connected to external power or external loads.
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들은 서로 전해액을 공유하지 않을 수 있다.The first and second redox flow cells may not share an electrolyte solution with each other.
본 발명에 따른 레독스 흐름 전지 시스템은 간단한 구성과 방법으로 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이를 쉽게 최소화할 수 있다. 이로써, 레독스 흐름 전지 시스템의 용량과 성능을 향상시킬 수 있다.The redox flow battery system according to the present invention can be easily minimized in charge difference between redox flow cells by a simple structure and method. In this way, the capacity and performance of the redox flow battery system can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 레독스 흐름 전지 시스템의 충전도를 밸런싱하기 위한 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 도 1의 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결이 병렬로 변환된 것을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 병렬 연결된 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들에 대해 시간에 따른 전압차의 변화를 측정한 그래프이다.
도 9는 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 시간에 따른 전압차의 모델링 결과와 실험 결과를 비교한 그래프이다.
도 10은 레독스 흐름 전지 모듈들간의 시간에 따른 충전도 차이의 감소를 모델링한 결과를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic view illustrating a redox flow battery system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view illustrating a redox flow cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view illustrating a redox flow cell according to another embodiment of the present invention.
4 is a schematic view for explaining a redox flow cell according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flow chart illustrating a method for balancing the charge level of a redox flow battery system in accordance with embodiments of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing that the electrical connections between redox flow cells of FIG. 1 are converted in parallel. FIG.
7 is a schematic view illustrating a redox flow battery system according to another embodiment of the present invention.
8 is a graph illustrating changes in voltage difference with time for the first and second redox flow cells connected in parallel.
FIG. 9 is a graph comparing experimental results with modeling results of voltage differences between the first and second redox flow cells over time.
FIG. 10 is a graph showing a result of modeling a reduction in charge difference with time between redox flow battery modules. FIG.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. In order to fully understand the structure and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms and various modifications may be made. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for an effective description of the technical content. The same reference numerals denote the same elements throughout the specification.
본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다. Although the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic view illustrating a redox flow battery system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 시스템(1)은 제1 레독스 흐름 전지(RFB1), 제2 레독스 흐름 전지(RFB2), 직류/교류 변환부(CVT), 전력 변환부(PCS) 및 제어 장치(10)를 포함할 수 있다. 각각의 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)은 양극(PE) 및 음극(NE)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a redox
직류/교류 변환부(CVT)는 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결을 직류에서 교류로 변환하거나 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 직류/교류 변환부(CVT)는 외부 전원/부하와 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결을 차단할 수 있다. 직류/교류 변환부(CVT)로는 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 직류/교류 변환이 가능한 어떠한 장치도 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 스위치를 이용한 장치가 사용될 수 있다.The DC / AC conversion unit CVT may convert the electrical connection between the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 from DC to AC or from AC to DC. The DC / AC conversion unit (CVT) may block the electrical connection between the external power source / load and the first and second redox flow cells (RFB1, RFB2). Any device capable of DC / AC conversion between the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 may be used as the DC / AC conversion unit CVT. For example, as shown in FIG. 1, A device using a switch can be used.
예를 들어, 도 1에서는 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결이 직류/교류 변환부(CVT)를 통해 직렬로 연결되어 있음을 확인할 수 있다. 도 6을 참조하면, 직류/교류 변환부(CVT)의 스위치를 스위칭하여 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결이 직류/교류 변환부(CVT)를 통해 병렬로 연결될 수 있음을 확인할 수 있다.For example, in FIG. 1, it can be seen that the electrical connection between the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 is connected in series via the DC / AC conversion unit CVT. 6, the switches of the DC / AC conversion unit CVT are switched to electrically connect the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 in parallel via the DC / AC conversion unit CVT Can be connected.
전력 변환부(PCS)는 외부 전원/부하와 연결될 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)은 전력 변환부(PCS)를 통해 외부 전원/부하와 연결될 수 있다. 전력 변환부(PCS)는 전력을 변환시킬 수 있으며, 예를 들어 전력 변환부(PCS)는 DC/AC 변환기를 포함할 수 있다. 전력 변환부(PCS)를 통해 외부 전원/부하와 연결된 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)에 충전 또는 방전이 수행될 수 있다.The power conversion unit (PCS) can be connected to an external power source / load. In other words, the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 can be connected to the external power source / load through the power conversion unit PCS. The power conversion unit PCS may convert power, and the power conversion unit PCS may include a DC / AC converter, for example. Charging or discharging may be performed on the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 connected to the external power source / load through the power conversion unit PCS.
제어 장치(10)는 충전도 측정부(12), 제어부(14), 정보 처리부(16)를 포함할 수 있다. 충전도 측정부(12)는 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2) 각각의 충전도(SOC, state of charge)를 측정할 수 있다. 제어부(14)는 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)의 운전을 제어할 수 있다. 또한 제어부(14)는 직류/교류 변환부(CVT)를 제어하여, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결(직류 또는 교류)을 제어할 수 있다. 정보 처리부(16)는 측정된 충전도들간의 차이를 계산하여, 기 설정된 기준값과 비교할 수 있다.The
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2) 각각의 구체적인 예시를 설명한다.Hereinafter, specific examples of the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지를 설명하기 위한 개략도이다.2 is a schematic view illustrating a redox flow cell according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지(RFB)는 셀(CEL), 제1 저장 탱크(110a), 제1 펌프(120a), 제2 저장 탱크(110b) 및 제2 펌프(120b)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the redox flow battery RFB according to an embodiment of the present invention includes a cell CEL, a
제1 저장 탱크(110a)는 제1 전해액을 저장할 수 있고, 제2 저장 탱크(110b)는 제2 전해액을 저장할 수 있다. 예를 들어, 제1 전해액은 양극 전해액일 수 있고, 제2 전해액은 음극 전해액일 수 있다. 제1 전해액은 바나듐 활물질로서 V4+ 이온 및 V5+ 이온을 포함할 수 있고, 제2 전해액은 바나듐 활물질로서 V2+ 이온 및 V3+ 이온을 포함할 수 있다. 제1 전해액 및 제2 전해액 각각은 황산, 염산 또는 이들의 혼합산을 더 포함할 수 있다. 황산 또는 염산은 바나듐 활물질을 용해시킬 수 있다.The
셀(CEL)은, 양극 셀(102a), 음극 셀(102b), 양극 셀(102a) 내의 제1 전극(106a), 음극 셀(102b) 내의 제2 전극(106b), 및 양극 셀(102a) 및 음극 셀(102b) 사이에 개재된 이온교환막(104)을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 전극(106a)은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 양극(PE)에 대응할 수 있고, 제2 전극(106b)은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 음극(NE)에 대응할 수 있다.The cell CEL includes a
제1 전극(106a) 및 제2 전극(106b)은 각각 양극 셀(102a) 및 음극 셀(102b) 내에서 산화/환원 반응을 위한 활성 사이트(active site)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(106a) 및 제2 전극(106b)은 부직포, 탄소섬유 또는 탄소 페이퍼를 포함할 수 있다. The
제1 저장 탱크(110a) 내 제1 전해액은 제1 펌프(120a)를 통해 양극 셀(102a) 내로 유입될 수 있다. 양극 셀(102a)에서는 충전 또는 방전에 따라 제1 전극(106a)을 통한 전자의 이동이 발생할 수 있다. 예를 들어, 충전 시에는 V4+ 이온으로부터 V5+ 이온이 생성되고, 제1 전극(106a)으로 전자가 전달된다(산화). 방전 시에는 V5+ 이온으로부터 V4+ 이온이 생성되고, 제1 전극(106a)으로부터 전자가 전달된다(환원). 양극 셀(102a)에서 산화/환원 반응을 마친 제1 전해액은 다시 제1 저장 탱크(110a)로 유입될 수 있다. 제1 펌프(120a)를 통하여, 제1 저장 탱크(110a)와 양극 셀(102a) 간에 전해액이 순환될 수 있다.The first electrolyte in the
제2 저장 탱크(110b) 내 제2 전해액은 제2 펌프(120b)를 통해 음극 셀(102b) 내로 유입될 수 있다. 음극 셀(102b)에서는 충전 또는 방전에 따라 제2 전극(106b)을 통한 전자의 이동이 발생할 수 있다. 예를 들어, 충전 시에는 V3+ 이온으로부터 V2+ 이온이 생성되고, 제2 전극(106b)으로부터 전자가 전달된다(환원). 방전 시에는 V2+ 이온으로부터 V3+ 이온이 생성되고, 제2 전극(106b)으로 전자가 전달된다(산화). 음극 셀(102b)에서 산화/환원 반응을 마친 제2 전해액은 다시 제2 저장 탱크(110b)로 유입될 수 있다. 제2 펌프(120b)를 통하여, 제2 저장 탱크(110b)와 음극 셀(102b) 간에 전해액이 순환될 수 있다.The second electrolyte in the
양극 셀(102a)과 음극 셀(102b)은 이온교환막(104)에 의해 서로 분리될 수 있다. 한편, 이온교환막(104)을 통해 양극 셀(102a)과 음극 셀(102b)간에 이온의 이동, 즉 크로스오버가 일어날 수 있다. 예를 들어, 수소 이온(H+)이 이온교환막(104)을 통과하여 양극 셀(102a)과 음극 셀(102b) 사이를 이동할 수 있다. 그 외에, 바나듐 활물질 이온들(V2+, V3+, V4+, V5+)의 일부도 이온교환막(104)을 통과할 수도 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지(RFB)가 완전히 충전되었을 경우(SOC=100%), 제1 전해액의 바나듐 활물질은 V5+ 이온만으로 존재할 수 있고, 제2 전해액의 바나듐 활물질은 V2+ 이온만으로 존재할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지(RFB)가 완전히 방전되었을 경우(SOC=0%), 제1 전해액의 바나듐 활물질은 V4+ 이온만으로 존재할 수 있고, 제2 전해액의 바나듐 활물질은 V3+ 이온만으로 존재할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지(RFB)가 절반만 충전되었을 경우(SOC=50%), 제1 전해액의 바나듐 활물질은 V5+ 이온과 V4+ 이온이 1:1의 비율로 존재할 수 있고, 제2 전해액의 바나듐 활물질은 V2+ 이온과 V3+ 이온이 1:1의 비율로 존재할 수 있다. 다시 말하면, 레독스 흐름 전지(RFB)의 충전도(SOC)는 제1 전해액 내 V5+ 이온과 V4+ 이온의 비율 및 제2 전해액 내 V2+ 이온과 V3+ 이온의 비율을 통해 정의될 수 있다. 일반적으로 레독스 흐름전지의 충전도는 개방전압을 측정하여 얻어질 수 있는데, 양극액과 음극액의 밸런싱이 유지되는 경우를 가정하여 Nernst equation을 이용하여 양극 및 음극 전해액의 산화/환원종의 농도를 알 수 있다. 양극액을 기준으로 전체 바나듐 농도중 V5+의 비율이 충전도가 되며, 음극액 기준으로는 전체 바나듐 농도중 V2+의 비율이 충전도이다.When the redox flow cell RFB according to an embodiment of the present invention is completely charged (SOC = 100%), the vanadium active material of the first electrolyte may exist only in the V 5 + ion, and the vanadium active material of the second electrolyte V 2+ ions alone. When the redox flow cell RFB according to an embodiment of the present invention is completely discharged (SOC = 0%), the vanadium active material of the first electrolyte may exist only in the V 4 + ion, and the vanadium active material of the second electrolyte V 3+ ions alone. When the redox flow cell RFB according to an embodiment of the present invention is charged to half the charge (SOC = 50%), the vanadium active material of the first electrolyte has a ratio of V5 + ions and V4 + ions of 1: And the vanadium active material of the second electrolyte may exist in a ratio of V 2 + ion to V 3 + ion in a ratio of 1: 1. In other words, the degree of filling (SOC) of the redox flow cell RFB depends on the ratio of V 5 + ions to V 4 + ions in the first electrolyte and the ratio of V 2 + ions to V 3 + ions in the second electrolyte Can be defined. Generally, the charge of redox flow cell can be obtained by measuring the open-circuit voltage. Assuming that balancing of the anolyte and catholyte is maintained, the concentration of oxidation / reduction species of anode and cathode electrolytes using the Nernst equation . The ratio of V 5+ of the total vanadium concentration based on the anolyte solution is the filling degree, and the ratio of V 2+ of the total vanadium concentration based on the negative electrode solution is the filling degree.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지를 설명하기 위한 개략도이다.3 is a schematic view illustrating a redox flow cell according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지(RFB)는 스택(ST), 제1 저장 탱크(110a), 제1 펌프(120a), 제2 저장 탱크(110b) 및 제2 펌프(120b)를 포함할 수 있다. 스택(ST)은 복수개의 셀들(CEL1-CEL5)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스택(ST)은 제1 내지 제5 셀들(CEL1-CEL5)을 포함할 수 있다. 각각의 제1 내지 제5 셀들(CEL1-CEL5)은 앞서 도 2를 참조하여 설명한 셀(CEL)과 동일 또는 유사할 수 있다. 3, a redox flow battery RFB according to an embodiment of the present invention includes a stack ST, a
구체적으로, 각각의 제1 내지 제5 셀들(CEL1-CEL5)은 이온교환막(104)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 셀들(CEL1-CEL5) 사이에 양극성 전극들(106, bipolar electrode)이 배치될 수 있다. 서로 인접하는 한 쌍의 셀들은 하나의 양극성 전극(106)을 공유할 수 있다.Specifically, each of the first through fifth cells CEL1-CEL5 may include an
예를 들어, 제1 셀(CEL1)과 제2 셀(CEL2) 사이의 양극성 전극(106)은, 제1 셀(CEL1)의 기준으로 앞서 도 2를 참조하여 설명한 제2 전극(106b)에 해당될 수 있고, 제2 셀(CEL2)의 기준으로 앞서 도 2를 참조하여 설명한 제1 전극(106a)에 해당될 수 있다. 레독스 흐름 전지의 방전 시, 제1 셀(CEL1)의 음극 셀(102b)로부터 양극성 전극(106)으로 전자가 전달되고, 양극성 전극(106)으로 전달된 전자는 제2 셀(CEL2)의 양극 셀(102a)로 전달될 수 있다. 레독스 흐름 전지의 충전 시, 제2 셀(CEL2)의 양극 셀(102a)로부터 양극성 전극(106)으로 전자가 전달되고, 양극성 전극(106)으로 전달된 전자는 제1 셀(CEL1)의 음극 셀(102b)로 전달될 수 있다.For example, the
스택(ST)의 양 말단에는 각각 제1 집전 전극(108a) 및 제2 집전 전극(108b)이 배치될 수 있다. 제1 집전 전극(108a)은 제1 셀(CEL1)의 양극 셀(102a)에 인접할 수 있고, 제2 집전 전극(108b)은 제5 셀(CEL5)의 음극 셀(102b)에 인접할 수 있다. 일 예로, 제1 집전 전극(108a)은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 양극(PE)에 대응할 수 있고, 제2 집전 전극(108b)은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 음극(NE)에 대응할 수 있다.The
제1 펌프(120a)를 통해 제1 저장 탱크(110a)로부터 제1 전해액이 제1 내지 제5 셀들(CEL1-CEL5)의 양극 셀들(102a) 내로 유입될 수 있다. 제2 펌프(120b)를 통해 제2 저장 탱크(110b)로부터 제2 전해액이 제1 내지 제5 셀들(CEL1-CEL5)의 음극 셀들(102b) 내로 유입될 수 있다. 스택(ST) 내의 제1 내지 제5 셀들(CEL1-CEL5)은 하나의 제1 저장 탱크(110a) 내의 제1 전해액을 공유할 수 있다. 스택(ST) 내의 제1 내지 제5 셀들(CEL1-CEL5)은 하나의 제2 저장 탱크(110b) 내의 제2 전해액을 공유할 수 있다.The first electrolyte may be introduced into the
도 3에 도시된 스택(ST) 내 제1 내지 제5 셀들(CEL1-CEL5)은 예시적인 것이고, 스택(ST) 내 셀들의 개수 및 이들의 배치는 당업자가 적절히 선택할 수 있다.The first to fifth cells CEL1 to CEL5 in the stack ST shown in Fig. 3 are exemplary, and the number of cells in the stack ST and their arrangement can be appropriately selected by those skilled in the art.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지를 설명하기 위한 개략도이다.4 is a schematic view for explaining a redox flow cell according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지(RFB)는 모듈(MD), 제1 저장 탱크(110a), 제1 펌프(120a), 제2 저장 탱크(110b) 및 제2 펌프(120b)를 포함할 수 있다. 모듈(MD)은 복수개의 스택들(ST1-ST6)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모듈(MD)은 제1 내지 제6 스택들(ST1-ST6)을 포함할 수 있다. 각각의 제1 내지 제6 스택들(ST1-ST6)은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 스택(ST)과 동일 또는 유사할 수 있다.Referring to FIG. 4, a redox flow battery RFB according to an embodiment of the present invention includes a module MD, a
제1 내지 제6 스택들(ST1-ST6)은 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 내지 제3 스택들(ST1, ST2, ST3)은 서로 직렬로 연결될 수 있고, 제4 내지 제6 스택들(ST4, ST5, ST6)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 제1 내지 제3 스택들(ST1, ST2, ST3)과 제4 내지 제6 스택들(ST4, ST5, ST6)은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 제1 내지 제6 스택들(ST1-ST6)간의 전기적 연결을 통해, 모듈(MD)은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 하나의 양극(PE) 및 하나의 음극(NE)을 가질 수 있다.The first to sixth stacks ST1 to ST6 may be connected to each other in series and / or in parallel. For example, the first through third stacks ST1, ST2, and ST3 may be connected in series with each other, and the fourth through sixth stacks ST4, ST5, and ST6 may be connected in series with each other. The first through third stacks ST1, ST2, and ST3 and the fourth through sixth stacks ST4, ST5, and ST6 may be connected in parallel. Through the electrical connection between the first to sixth stacks ST1 to ST6, the module MD can have one anode PE and one cathode NE described above with reference to FIG.
하나의 모듈(MD) 내 제1 내지 제6 스택들(ST1-ST6)은 하나의 제1 저장 탱크(110a) 내의 제1 전해액을 공유할 수 있다. 하나의 모듈(MD) 내 제1 내지 제6 스택들(ST1-ST6)은 하나의 제2 저장 탱크(110b) 내의 제2 전해액을 공유할 수 있다.The first to sixth stacks ST1 to ST6 in one module MD may share the first electrolyte in one
도 4에 도시된 모듈(MD) 내 제1 내지 제6 스택들(ST1-ST6) 및 이들의 전기적 연결 관계는 예시적인 것이고, 모듈(MD) 내 스택들의 개수 및 이들간의 전기적 연결 관계는 당업자가 적절히 선택할 수 있다.The first to sixth stacks ST1 to ST6 and their electrical connections in the module MD shown in Fig. 4 are exemplary and the number of stacks in the module MD and the electrical connection relationship therebetween can be determined by a person skilled in the art It can be selected appropriately.
이상 도 2 내지 도 4를 참조하여, 도 1의 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)의 구체적인 예시들을 살펴보았다. 도 1 내지 도 4를 다시 참조하면, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)는 하나의 제1 저장 탱크(110a) 및 하나의 제2 저장 탱크(110b)를 포함할 수 있다. 제2 레독스 흐름 전지(RFB2) 역시 하나의 제1 저장 탱크(110a) 및 하나의 제2 저장 탱크(110b)를 포함할 수 있다. 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 제1 저장 탱크(110a)는 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 제1 저장 탱크(110a)와 구별되고, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 제2 저장 탱크(110b)는 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 제2 저장 탱크(110b)와 구별될 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)은 하나의 제1 저장 탱크(110a)를 서로 공유할 수 없다. 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)은 하나의 제2 저장 탱크(110b)를 서로 공유할 수 없다. 2 to 4, specific examples of the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 of FIG. 1 have been described. Referring again to FIGS. 1 to 4, the first redox flow battery RFB1 may include one
제1 레독스 흐름 전지(RFB1)와 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)간의 충전도 차이(ΔSOC)가 발생될 수 있다. 이는, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)와 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)가 제1 저장 탱크(110a) 및 제2 저장 탱크(110b)를 서로 공유하지 않기 때문이다. 다시 말하면, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 제1 저장 탱크(110a) 내 제1 전해액의 V5+ 이온과 V4+ 이온의 비율이 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 제1 저장 탱크(110a) 내 제1 전해액의 V5+ 이온과 V4+ 이온의 비율과 다를 수 있다. 또한, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 제2 저장 탱크(110b) 내 제2 전해액의 V2+ 이온과 V3+ 이온의 비율이 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 제2 저장 탱크(110b) 내 제2 전해액의 V2+ 이온과 V3+ 이온의 비율과 다를 수 있다.A charge difference ΔSOC between the first redox flow battery RFB1 and the second redox flow battery RFB2 can be generated. This is because the first redox flow battery RFB1 and the second redox flow battery RFB2 do not share the
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 레독스 흐름 전지 시스템의 충전도를 밸런싱하기 위한 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6은 도 1의 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결이 병렬로 변환된 것을 나타내는 개략도이다.FIG. 5 is a flow chart illustrating a method for balancing the charge level of a redox flow battery system in accordance with embodiments of the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram showing that the electrical connections between redox flow cells of FIG. 1 are converted in parallel. FIG.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 레독스 흐름 전지 시스템(1)은, 유휴기(IP, idel period) 및 충전/방전기(CD, charge/discharge period)를 거칠 수 있다. 유휴기(IP)는 레독스 흐름 전지 시스템(1)이 실질적인 충전 또는 방전 없이 전기 화학적 에너지를 저장하고 있는 기간일 수 있다. 충전/방전기(CD)는 레독스 흐름 전지 시스템(1)이 외부 전원/부하의 동작에 따라 충전 또는 방전되고 있는 기간일 수 있다.1, 5 and 6, the redox
본 발명의 실시예들에 따른 유휴기(IP)는 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2) 각각의 충전도를 측정하는 단계(S110), 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 충전도 차이(ΔSOC)를 계산하는 단계(S120), 충전도 차이(ΔSOC)가 기 설정된 제1 기준값보다 큰지 작은지 여부를 확인하는 단계(S130), 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결을 직렬에서 병렬로 변환하는 단계(S140), 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2) 각각에 있어서 제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)를 가동하여, 제1 전해액 및 제2 전해액을 일정 시간 동안 순환시키는 단계(S150), 일정 시간 동안 순환 이후 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 충전도 차이(ΔSOC)가 기 설정된 제2 기준값보다 큰지 작은지 여부를 확인하는 단계(S160)), 및 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결을 병렬에서 직렬로 변환하는 단계(S160)를 포함할 수 있다.The idle unit IP according to embodiments of the present invention includes a step S110 of measuring the degree of filling of each of the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2, (S120) determining whether or not the charging degree difference? SOC is larger or smaller than a predetermined first reference value (S130), calculating a charging degree difference? SOC between the first and second reference values RFB1 and RFB2 The
구체적으로, 유휴기(IP)에 제어 장치(10)의 충전도 측정부(12)를 통하여 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2) 각각의 충전도가 측정될 수 있다(S110). 이론적으로는 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 제1 저장 탱크(110a) 및 제2 저장 탱크(110b) 내의 제1 전해액 및 제2 전해액을 분석하여 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 제1 충전도가 측정될 수 있으며, 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 제1 저장 탱크(110a) 및 제2 저장 탱크(110b) 내의 제1 전해액 및 제2 전해액을 분석하여 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 제2 충전도가 측정될 수 있다. 일반적으로는 앞서 설명한 바와 같이 각 레독스 흐름 전지의 개방전압을 측정하여 충전도를 나타낼 수 있다.Specifically, the degree of filling of each of the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 may be measured through the charge
측정된 제1 충전도와 측정된 제2 충전도를 바탕으로, 이들간의 차이인 충전도 차이(ΔSOC)가 계산될 수 있다(S120). 구체적으로, 제어 장치(10)의 정보 처리부(16)가 충전도 차이(ΔSOC)를 계산할 수 있다.Based on the measured first charge and the measured second charge, the charge difference (? SOC), which is the difference between them, can be calculated (S120). Specifically, the
충전도 차이(ΔSOC)가 기 설정된 제1 기준값보다 큰지 작은지 여부가 확인(또는 판단)될 수 있다(S130). 제어 장치(10)의 정보 처리부(16)는 충전도 차이(ΔSOC)가 제1 기준값보다 큰지 작은지를 확인(또는 판단)할 수 있다. 상기 제1 기준값은 사용자가 적절한 범위 내에서 임의로 선택할 수 다. 구체적으로 상기 제1 기준값은 5% 내지 20% 내에서 선택될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 기준값은 10%로 설정될 수 있다. 이 경우, 정보 처리부(16)는 충전도 차이(ΔSOC)가 10%보다 큰지 작은지를 판단할 수 있다.It may be confirmed (or determined) whether the charge difference ΔSOC is larger or smaller than a predetermined first reference value (S130). The
충전도 차이(ΔSOC)가 상기 제1 기준값보다 클 경우, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결이 직렬에서 병렬로 변환될 수 있다(S140). 도 6에 도시된 바와 같이 제어 장치(10)의 제어부(14)를 통하여 직류/교류 변환부(CVT)의 스위치가 스위칭될 수 있다. 이로써, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결이 직렬에서 병렬로 변환될 수 있다. 만약, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결이 이미 병렬로 변환되어 있는 경우, 상기 직렬에서 병렬로 변환하는 단계(S140)는 생략될 수 있다. 직류/교류 변환부(CVT)는 외부 전원/부하와 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결을 차단할 수 있다.The electrical connection between the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 may be converted from serial to parallel when the charge degree difference? SOC is greater than the first reference value (S140). The switch of the DC / AC conversion unit CVT can be switched through the
제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)를 가동하여, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1) 내에서 제1 전해액과 제2 전해액이 순환될 수 있다. 이와 동시에, 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)를 가동하여, 제2 레독스 흐름 전지(RFB2) 내에서 제1 전해액과 제2 전해액이 순환될 수 있다(S150). 구체적으로, 제어 장치(10)의 제어부(14)가 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)를 가동할 수 있고, 또한 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)를 가동할 수 있다.The
유휴기(IP)이므로, 제1 및 제2 전해액들이 순환되고 있다 할지라도 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)은 외부 전원/부하와는 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)이 서로 병렬로 연결되어 있기 때문에, 제1 및 제2 전해액들이 순환되고 있는 동안 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2) 사이에 전류가 흐를 수 있다. 제1 및 제2 전해액들이 순환되고 있는 동안, 상대적으로 충전도가 높은 레독스 흐름 전지가 방전되고, 상대적으로 충전도가 낮은 레독스 흐름 전지는 상기 방전된 전지로부터 에너지를 전달받아 충전될 수 있다.The first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 may not be electrically connected to the external power source / load even if the first and second electrolytic solutions are circulated. Since the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 are connected in parallel with each other, the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 are turned on while the first and second electrolytic solutions are circulating, A current can flow between them. While the first and second electrolytic solutions are circulating, the redox flow cell having a relatively high filling degree is discharged, and the redox flow battery having a relatively low filling degree can be charged by receiving energy from the discharged battery .
예를 들어, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 충전도가 50%이고 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 충전도가 30%인 경우, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2) 내의 제1 및 제2 전해액들을 순환시키면 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)는 방전되고 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)는 충전될 수 있다. 이는 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 충전도와 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 충전도가 실질적으로 동일해질 때까지 계속될 수 있다. 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)와 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)가 서로 동일한 용량의 전지인 경우, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 충전도와 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 충전도는 모두 40%가 될 수 있다.For example, when the degree of filling of the first redox flow cell RFB1 is 50% and the degree of filling of the second redox flow cell RFB2 is 30%, the first and second redox flow cells RFB1 , RFB2), the first redox flow cell RFB1 can be discharged and the second redox flow cell RFB2 can be charged. This can be continued until the charge of the first redox flow battery RFB1 and the charge of the second redox flow battery RFB2 become substantially equal. When the first redox flow cell RFB1 and the second redox flow cell RFB2 are of the same capacity, the first redox flow cell RFB1 and the second redox flow cell RFB2 The degree of filling can all be 40%.
제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)를 가동함에 있어서, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1) 및 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)에 저장되어 있는 에너지가 사용될 수 있다. 만약 제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)를 높은 일률(power)로 가동시킬 경우, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)와 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)간의 충전도 차이(ΔSOC)가 더 빨리 줄어들 수 있지만, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1) 및 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)에 저장되어 있는 에너지가 과도하게 소모될 수 있다. 만약 만약 제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)를 낮은 일률로 가동시킬 경우, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)와 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)간의 충전도 차이(ΔSOC)가 더 느리게 줄어들게 되어, 비효율이 발생될 수 있다. 따라서 충전도 차이(ΔSOC)의 감소율과 제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)의 에너지 소모율과 적절히 비교하여, 최적의 효율로 제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)를 가동할 수 있다.The energy stored in the first redox flow battery RFB1 and the second redox flow battery RFB2 may be used in operating the
일정 시간 동안 제1 및 제2 전해액들이 순환되고 나면, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2) 각각의 충전도를 측정하고 이들간의 충전도 차이(ΔSOC)가 다시 계산될 수 있다. 제어 장치(10)의 정보 처리부(16)가 충전도 차이(ΔSOC)를 계산할 수 있다.After the first and second electrolytes are circulated for a certain period of time, the degree of filling of each of the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 can be measured and the charge difference? SOC between them can be calculated again . The
충전도 차이(ΔSOC)가 기 설정된 제2 기준값보다 큰지 작은지 여부가 확인(또는 판단)될 수 있다(S160). 제어 장치(10)의 정보 처리부(16)는 충전도 차이(ΔSOC)가 제2 기준값보다 큰지 작은지를 확인(또는 판단)할 수 있다. 상기 제2 기준값은 상기 제1 기준값과 동일하거나 더 작을 수 있다. 구체적으로 상기 제2 기준값은 1% 내지 10% 내에서 선택될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 기준값은 5%로 설정될 수 있다. 이 경우, 정보 처리부(16)는 충전도 차이(ΔSOC)가 5%보다 큰지 작은지를 판단할 수 있다.It may be confirmed (or determined) whether the charge difference ΔSOC is larger or smaller than a predetermined second reference value (S160). The
충전도 차이(ΔSOC)가 상기 제2 기준값보다 클 경우, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2) 내 제1 및 제2 전해액들이 다시 순환될 수 있다. 이러한 과정은 제어 장치(10)의 제어부(14)를 통해 제어되며, 충전도 차이(ΔSOC)가 상기 제2 기준값보다 작아질 때까지 반복될 수 있다.When the charge degree difference? SOC is larger than the second reference value, the first and second electrolytes in the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 can be circulated again. This process is controlled through the
충전도 차이(ΔSOC)가 상기 제2 기준값보다 작을 경우, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결이 병렬에서 직렬로 변환될 수 있다(S160). 도 1에 도시된 바와 같이 제어 장치(10)의 제어부(14)를 통하여 직류/교류 변환부(CVT)의 스위치가 스위칭될 수 있다. 이로써, 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)간의 전기적 연결이 병렬에서 직렬로 변환될 수 있다.The electrical connection between the first and second redox flow cells RFB1 and RFB2 can be converted from parallel to serial when the charge difference difference ΔSOC is smaller than the second reference value S160. The switch of the DC / AC converting unit CVT can be switched through the
이후 레독스 흐름 전지 시스템(1)의 유휴기(IP) 상태가 해제되고, 레독스 흐름 전지 시스템(1)은 충전/방전기(CD)에 접어들 수 있다. 충전/방전기(CD)는 레독스 흐름 전지 시스템(1)을 충전 또는 방전하는 단계(S200)를 포함할 수 있다. 외부 전원/부하의 작동으로, 레독스 흐름 전지 시스템(1) 내의 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2)은 충전되거나 방전될 수 있다.Thereafter, the idle state (IP) state of the redox
본 발명의 실시예들에 따른 레독스 흐름 전지 시스템의 충전도 밸런싱 방법은, 유휴기(IP) 동안 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이가 최소화되도록 유지할 수 있다. 레독스 흐름 전지들의 전해액들을 서로 섞어주는 방법과 비교하여, 본 발명은 저장된 에너지의 손실을 줄이고 간단한 구성과 방법으로 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이를 쉽게 최소화할 수 있다. 본 발명은 충전도 차이를 최소화 함으로써, 레독스 흐름 전지 시스템의 충전 또는 방전 시 모든 레독스 흐름 전지들의 에너지를 실질적으로 100%에 가깝게 활용할 수 있다. The charge balancing method of the redox flow battery system according to embodiments of the present invention can maintain the charge difference between the redox flow cells during the idle period IP to be minimized. Compared to the method of mixing the electrolytes of the redox flow cells, the present invention can reduce the stored energy loss and simplify the charging difference between redox flow cells with a simple configuration and method. By minimizing the charge difference, the present invention can utilize substantially all of the energy of the redox flow cells at the time of charging or discharging the redox flow battery system.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 시스템을 설명하기 위한 개략도이다. 본 실시예에서는, 앞서 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.7 is a schematic view illustrating a redox flow battery system according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, detailed description of technical features overlapping with those described with reference to Figs. 1 to 6 will be omitted, and differences will be described in detail.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지 시스템(1)은 제1 레독스 흐름 전지(RFB1), 제2 레독스 흐름 전지(RFB2), 제3 레독스 흐름 전지(RFB3), 직류/교류 변환부(CVT), 전력 변환부(PCS) 및 제어 장치(10)를 포함할 수 있다. 앞서 도 1을 참조하여 설명한 레독스 흐름 전지 시스템(1)과 비교하여, 본 발명의 실시예들에 따른 레독스 흐름 전지 시스템(1)은 3개 이상의 레독스 흐름 전지들을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, a redox
도 7을 참조하면, 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3)은 직류/교류 변환부(CVT)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3)은 직류/교류 변환부(CVT)를 통해 전력 변환부(PCS)와 전기적으로 연결될 수 있다. 직류/교류 변환부(CVT)는 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3)간의 전기적 연결을 직류에서 교류로 변환하거나 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 직류/교류 변환부(CVT)로는 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3)간의 직류/교류 변환이 가능한 어떠한 장치도 제한 없이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 7, the first to third redox flow cells RFB1, RFB2 and RFB3 may be electrically connected to each other through a DC / AC conversion unit CVT. The first to third redox flow cells RFB1, RFB2 and RFB3 may be electrically connected to the power conversion unit PCS through a DC / AC conversion unit CVT. The DC / AC conversion unit CVT may convert the electrical connection between the first to third redox flow cells RFB1, RFB2 and RFB3 from DC to AC or from AC to DC. Any device capable of DC / AC conversion between the first to third redox flow cells (RFB1, RFB2, RFB3) can be used without limitation as the DC / AC conversion unit (CVT).
도 5 및 도 7을 참조하면, 제어 장치(10)의 충전도 측정부(12)를 통해 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3)의 제1 내지 제3 충전도들이 각각 측정될 수 있다(S110). 제어 장치(10)의 정보 처리부(16)가 측정된 제1 내지 제3 충전도들을 바탕으로 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3)간의 충전도 차이(ΔSOC)를 계산할 수 있다(S120).5 and 7, the first to third charge diagrams of the first to third redox flow cells RFB1, RFB2 and RFB3 are read through the charge
본 실시예에서, 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3)의 충전도 차이(ΔSOC)는, 제1 내지 제3 충전도들 중 가장 높은 충전도와 가장 낮은 충전도간의 차이일 수 있다. 예를 들어, 제1 레독스 흐름 전지(RFB1)의 충전도가 50%이고 제2 레독스 흐름 전지(RFB2)의 충전도가 40%이고 제3 레독스 흐름 전지(RFB3)의 충전도가 30%인 경우, 충전도 차이(ΔSOC)는 20%일 수 있다.In this embodiment, the charge difference difference? SOC of the first to third redox flow cells RFB1, RFB2 and RFB3 is a difference between the highest charge and the lowest charge among the first to third charge diagrams Lt; / RTI > For example, if the degree of filling of the first redox flow battery RFB1 is 50%, the degree of filling of the second redox flow battery RFB2 is 40%, and the filling degree of the third redox flow battery RFB3 is 30 %, The charge difference (? SOC) may be 20%.
충전도 차이(ΔSOC)가 제1 기준값보다 클 경우, 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3)간의 전기적 연결이 직렬에서 병렬로 변환될 수 있다(S140). 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3) 각각의 제1 펌프(120a) 및 제2 펌프(120b)를 가동하여, 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3)간의 충전/방전이 수행될 수 있다(S150). 이로써, 제1 내지 제3 레독스 흐름 전지들(RFB1, RFB2, RFB3)의 충전도들이 서로 실질적으로 동일 또는 유사해질 수 있다.The electrical connection between the first to third redox flow cells RFB1, RFB2 and RFB3 may be converted from serial to parallel when the charge difference? SOC is larger than the first reference value (S140). The
실험예 1Experimental Example 1
하나의 셀을 포함하는 레독스 흐름 전지의 테스트 설비를 준비하였다. 제1 레독스 흐름 전지(VRB1)와 제2 레독스 흐름 전지(VRB2)를 서로 병렬로 연결시켰다. 테스트 조건은 다음과 같다.A test facility for a redox flow cell containing one cell was prepared. The first redox flow battery (VRB1) and the second redox flow battery (VRB2) were connected in parallel with each other. The test conditions are as follows.
20cm2 (셀 면적), 1.7M 전해액, FAP450 membrane (이온 교환막), SGL felt (전극)20cm2 (cell area), 1.7M electrolyte, FAP450 membrane (ion exchange membrane), SGL felt (electrode)
제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 초기 SOC 차이: 13.5% (Ah 0.309Ah 차이, 이론용량 2.278Ah)Initial SOC difference between first and second redox flow cells: 13.5% (Ah 0.309 Ah difference, theoretical capacity 2.278 Ah)
병렬 연결된 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(VRB1, VRB2)에 대해 시간에 따른 전압차의 변화를 측정하여 도 8에 도시하였다.The change in the voltage difference with time is measured for the first and second redox flow cells (VRB1 and VRB2) connected in parallel, and is shown in FIG.
도 8을 참조하면, 병렬 연결 후 2시간 내지 3시간이 경과했더니, 초기 충전도가 낮았던 제1 레독스 흐름 전지(VRB1)가 제2 레독스 흐름 전지(VRB2)에 의해 충전되어 이들간의 전압 차이가 없어지는 것을 확인할 수 있다. 이 과정은 자발적으로 진행되며, 별도의 에너지 손실은 발생하지 않음을 확인하였다.Referring to FIG. 8, after 2 to 3 hours have elapsed from the parallel connection, the first redox flow battery (VRB1) having a low initial charge level is charged by the second redox flow battery (VRB2) Can be confirmed. This process is performed spontaneously and no additional energy loss occurs.
제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(VRB1, VRB2)간의 시간에 따른 전압차의 감소는 각각의 전지의 초기 전압, 용량 및 병렬 연결된 도선의 내부저항에 의존한다. 이를 바탕으로 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들(VRB1, VRB2)간의 시간에 따른 전압차의 모델링 결과와 실험 결과를 비교하여 도 9에 나타내었다.The reduction of the voltage difference with time between the first and second redox flow cells (VRB1, VRB2) depends on the initial voltage of each cell, the capacity and the internal resistance of the parallel-connected conductors. Based on this, the modeling results of the voltage difference between the first and second redox flow cells (VRB1, VRB2) over time are compared with the experimental results and shown in FIG.
도 9를 참조하면, 모델링 결과과 실험 결과가 상당히 잘 일치함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be confirmed that the modeling result and the experimental result agree very well.
실험예 2Experimental Example 2
도 9를 통하여 실험값과 모델링 결과값이 잘 일치함을 확인하였다. 따라서, 2개의 레독스 흐름 전지 모듈들에 대해 이들의 충전도 차이(ΔSOC)가 20%인 경우, 이들을 병렬 연결할 경우 시간에 따른 충전도 차이(ΔSOC)의 감소를 모델링하여 그 결과를 도 10에 도시하였다. 모델링에 사용된 레독스 흐름 전지 모듈들 각각은, 스택 40개가 서로 직렬 및 병렬로 연결된 250kW/1MWh 대용량 모듈이었다. 구체적으로, 각각의 스택은 50개의 셀들로 이루어지며, 스택 40개 중 스택 8개를 직렬로 연결하여 하나의 세트로 하고, 이 세트들 5개를 서로 병렬로 연결하였다 (8X5). 9, it is confirmed that the experimental value and the modeling result are in good agreement. Thus, for two redox flow battery modules, when their charge difference (ΔSOC) is 20%, the decrease in charge difference (ΔSOC) over time when they are connected in parallel is modeled, Respectively. Each of the redox flow battery modules used in the modeling was a 250 kW / 1 MWh high capacity module in which 40 stacks were connected in series and in parallel with each other. Specifically, each stack is made up of 50 cells, and eight stacks out of 40 stacks are connected in series to form one set, and these sets are connected in parallel to each other (8X5).
도 10을 참조하면, 충전도 차이(ΔSOC)가 20%에서 10%로 감소하는데 2.2시간이 소요되었다. 충전도 차이(ΔSOC)가 10%에서 5%로 감소하는데 2.4시간이 소요되었다. 충전도 차이(ΔSOC)가 5%에서 1%로 감소하는데 5.4시간이 소요되었다.Referring to FIG. 10, it took 2.2 hours for the charge difference (? SOC) to decrease from 20% to 10%. It took 2.4 hours to reduce the charge difference (ΔSOC) from 10% to 5%. It took 5.4 hours for the charge difference (ΔSOC) to decrease from 5% to 1%.
충전도 차이(ΔSOC)가 클수록 단위 시간에 따른 충전도 차이(ΔSOC)의 감소량(즉 그래프의 기울기)이 큼을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 밸런싱 방법에 있어서, 충전도 차이(ΔSOC)의 기준값을 상대적으로 낮게 설정할 경우(예를 들어, 도 5에서 제2 기준값을 1% 아래로 설정할 경우), 상기 기준값을 만족시키기 위해 레독스 흐름 전지들이 상당히 오랜 시간 구동되어야 한다. 이는 펌프 구동을 위한 에너지 소모를 증가시켜 전지의 비효율을 야기시킨다. 따라서, 충전도 차이(ΔSOC)의 기준값을 적정 기준값으로 선택하여, 일정 시간동안 충전도 차이(ΔSOC)의 감소량을 최대화함으로써 효율적으로 레독스 흐름 전지 시스템을 밸런싱할 수 있다.It can be seen that the larger the charge difference difference (ΔSOC), the greater the decrease in the charge difference ΔSOC (ie, the slope of the graph) with respect to the unit time. Therefore, in the balancing method according to the embodiments of the present invention, when the reference value of the charge difference (? SOC) is set relatively low (for example, when the second reference value is set to 1% or less in FIG. 5) The redox flow cells must be driven for a very long time. This increases the energy consumption for driving the pump and leads to battery inefficiency. Therefore, it is possible to efficiently balance the redox flow battery system by maximizing the reduction amount of the charge difference ([Delta] SOC) by selecting the reference value of the charge difference difference [Delta] SOC as an appropriate reference value.
도 10의 결과를 참조하면, 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이(ΔSOC)가 클수록 단위 시간에 따른 충전도 차이(ΔSOC)의 감소량이 큼을 확인하였다. 다시 말하면, 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이(ΔSOC)가 클수록 본 발명에 따른 밸런싱 방법의 밸런싱 효율이 증가할 수 있다. 본 발명의 밸런싱 방법은 기본적으로 각 레독스 흐름 전지들간의 개방전압의 차이를 이용하는 것이다. 통상적으로 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이(ΔSOC)가 동일할 지라도, 개방전압의 차이는 레독스 흐름 전지의 충전도(SOC)가 50%에서 멀어질수록 커질 수 있다. 이로써 밸런싱 효율이 가장 극대화 되는 시점은 완전 충전 및 완전 방전이 끝난 직후이다. 따라서, 유휴기라 하더라도 가급적 각각의 레독스 흐름 전지들의 충전도(SOC)가 0% 또는 100%에 가까울 때에 본 발명에 따른 밸런싱 방법을 적용할 경우 밸런싱 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 위에서 언급한 충전도 차이는 각각의 레독스 흐름 전지들에 적합한 개방전압 차이를 기준으로 변환하여 적용할 수도 있다.Referring to the results of FIG. 10, it was confirmed that the larger the charge difference (ΔSOC) between the redox flow cells, the greater the decrease in the charge difference (ΔSOC) according to the unit time. In other words, the greater the charge difference (? SOC) between redox flow cells, the greater the balancing efficiency of the balancing method according to the present invention. The balancing method of the present invention basically utilizes the difference in open-circuit voltage between each redox flow battery. Although the charge difference (ΔSOC) between the redox flow cells is generally the same, the difference in the open voltage can be increased as the chargeability (SOC) of the redox flow battery is further away from 50%. This maximizes the balancing efficiency immediately after a full charge and a complete discharge. Accordingly, even when the idle unit is used, balancing efficiency can be maximized when the balancing method according to the present invention is applied when the SOC of each redox flow battery is close to 0% or 100%. In addition, the above-described charge difference may be applied based on the open-circuit voltage difference suitable for each redox flow cell.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and not restrictive in every respect.
Claims (10)
제2 레독스 흐름 전지;
상기 제1 레독스 흐름 전지와 상기 제2 레독스 흐름 전지를 서로 전기적으로 연결시키는 직류/교류 변환부; 및
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들 및 상기 직류/교류 변환부를 제어하는 제어 장치를 포함하되,
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들 각각은, 제1 전해액이 저장된 제1 저장 탱크 및 제2 전해액이 저장된 제2 저장 탱크를 포함하고,
상기 직류/교류 변환부는 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 직류에서 교류로 변환하거나 교류에서 직류로 변환하는 레독스 흐름 전지 시스템.
A first redox flow cell;
A secondary redox flow cell;
A DC / AC conversion unit electrically connecting the first redox flow cell and the second redox flow cell to each other; And
And a controller for controlling the first and second redox flow cells and the DC / AC converter,
Wherein each of the first and second redox flow cells includes a first storage tank in which a first electrolyte is stored and a second storage tank in which a second electrolyte is stored,
And the DC / AC conversion unit converts the electrical connection between the first and second redox flow cells into a direct current to an alternating current or an alternating current to a direct current.
상기 제1 레독스 흐름 전지의 상기 제1 저장 탱크는 상기 제2 레독스 흐름 전지의 상기 제1 저장 탱크와 구별되고,
상기 제1 레독스 흐름 전지의 상기 제2 저장 탱크는 상기 제2 레독스 흐름 전지의 상기 제2 저장 탱크와 구별되는 레독스 흐름 전지 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the first storage tank of the first redox flow cell is distinguished from the first storage tank of the second redox flow cell,
Wherein the second storage tank of the first redox flow cell is distinct from the second storage tank of the second redox flow cell.
상기 제어 장치는:
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들 각각의 충전도를 측정하는 충전도 측정부;
측정된 충전도를 바탕으로 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이를 계산하는 정보 처리부; 및
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이를 바탕으로, 상기 직류/교류 전환부를 제어하여 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 변환하는 제어부를 포함하는 레독스 흐름 전지 시스템.
The method according to claim 1,
The control device comprising:
A charge level measuring unit for measuring a charge level of each of the first and second redox flow cells;
An information processing unit for calculating a charge difference between the first and second redox flow cells based on the measured charge level; And
And a control unit for controlling electrical connection between the first and second redox flow cells by controlling the DC / AC switching unit based on a difference in charge between the first and second redox flow cells, Flow battery system.
상기 제어부는 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들 각각의 펌프를 제어하여, 상기 제1 전해액 및 상기 제2 전해액을 순환시키는 레독스 흐름 전지 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the control unit controls the pump of each of the first and second redox flow cells to circulate the first electrolyte and the second electrolyte.
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들에 충전 또는 방전이 수행되기 전인 유휴기에 있어서, 상기 직류/교류 변환부는 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 직류에서 교류로 변환하는 레독스 흐름 전지 시스템.
The method according to claim 1,
In the idle unit before charging or discharging is performed in the first and second redox flow cells, the DC / AC conversion unit converts the electrical connection between the first and second redox flow cells from DC to AC Redox flow battery system.
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 충전도 차이를 계산하는 단계;
상기 충전도 차이에 기초하여 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 직렬에서 병렬로 변환하는 단계;
일정 시간 동안 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들 각각의 전해액을 순환시켜, 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 상기 충전도 차이를 줄이는 단계;
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 병렬에서 직렬로 변환하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들을 충전 또는 방전하는 단계를 포함하는 레독스 흐름 전지 시스템의 충전도 밸런싱 방법.
Measuring the degree of filling of the first redox flow cell and the second redox flow cell;
Calculating a charge difference between the first and second redox flow cells;
Converting the electrical connections between the first and second redox flow cells from serial to parallel based on the charge difference;
Circulating an electrolyte of each of the first and second redox flow cells for a predetermined period of time to reduce the difference in charge between the first and second redox flow cells;
Converting the electrical connections between the first and second redox flow cells into parallel to serial; And
And charging or discharging the first and second redox flow cells. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 직렬에서 병렬로 변환하는 단계는 상기 충전도 차이가 제1 기준값보다 클 때 수행되고,
상기 제1 기준값은 5% 내지 20% 내에서 선택되는 레독스 흐름 전지 시스템의 충전도 밸런싱 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the step of converting the electrical connections between the first and second redox flow cells from serial to parallel is performed when the charge difference is greater than a first reference value,
Wherein the first reference value is selected within the range of 5% to 20%.
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들간의 전기적 연결을 병렬에서 직렬로 변환하는 단계는 상기 충전도 차이가 제2 기준값보다 작을 때 수행되고,
상기 제2 기준값은 1% 내지 10% 내에서 선택되는 레독스 흐름 전지 시스템의 충전도 밸런싱 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the step of converting the electrical connection between the first and second redox flow cells into parallel to serial is performed when the charge difference is less than a second reference value,
Wherein the second reference value is selected from 1% to 10%.
상기 충전도 차이를 줄이는 단계는, 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들이 외부 전원 또는 외부 부하와 전기적으로 단절되어 있을 때 수행되고,
상기 충전 또는 방전하는 단계는, 상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들이 외부 전원 또는 외부 부하와 전기적으로 연결되어 있을 때 수행되는 레독스 흐름 전지 시스템의 충전도 밸런싱 방법.
The method according to claim 6,
The step of reducing the charge difference is performed when the first and second redox flow cells are electrically disconnected from an external power source or an external load,
Wherein the charging or discharging step is performed when the first and second redox flow cells are electrically connected to an external power source or an external load.
상기 제1 및 제2 레독스 흐름 전지들은 서로 전해액을 공유하지 않는 레독스 흐름 전지 시스템의 충전도 밸런싱 방법. The method according to claim 6,
Wherein the first and second redox flow cells do not share an electrolyte solution with each other.
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KR1020170074344A KR102441603B1 (en) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | Redox flow battery system and method for balancing state of charge thereof |
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JP2005340030A (en) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Operation method of redox flow battery system |
KR20130123098A (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-12 | 주식회사 엘지화학 | Balancing system for battery and method for balancing of battery using the same |
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